白灰竖窑余热回收技术应用

李淑荣,张岩峰

(中国钢研科技集团吉林工程技术有限公司,吉林长春130022)

白灰竖窑余热回收技术应用

李淑荣,张岩峰

(中国钢研科技集团吉林工程技术有限公司,吉林长春130022)

设计采用铸铁翼片管散热器，合理确定烟气流速，成功解决了炉窑类含尘浓度高温度相对较低烟气的余热回收问题，经济和社会效益显著。

竖窑;余热回收;烟气流速

1 前言

通钢耐火材料有限公司有一座108 m3白灰竖窑,竖窑焙烧白灰时排出烟气的温度在310~480益范围内波动。

竖窑烟气除尘设备采用布袋除尘器,其滤料及除尘风机的工作温度均在200益以下,竖窑排烟虽与该窑上料系统除尘空气混合，但进入除尘器的温度仍超过200益,使该公司每年由于烟温高造成的更换布袋除尘器滤料及维修除尘风机的费用多达9万元。为了降低维修费用,耐火材料公司曾与换热设备厂家合作,在烟道上布置了两台管式换热器,初运行时效果较好,既降低了烟气温度又回收了余热,但该换热器刚运行一个多月就开始漏水,运行三个月后,由于换热管磨损严重,无法维修，报废拆除。

通钢耐火材料公司的厂区采暖热源来自通钢生产区的蒸汽管网，随着通钢的发展,通钢生产区管网的蒸汽压力越来越低，耐火公司又处于蒸汽管网的末端，蒸汽量严重不足,采暖用户室内温度远达不到采暖卫生及工艺要求的温度,办公人员冬季穿棉大衣在室内工作,并且每年仍需向公司交纳近70万元的采暖费用。

基于上述原因，通钢耐火材料有限公司委托我院研究设计白灰竖窑的余热回收系统。

2 设计条件

1)烟气成份:

CO2:21;O2:7.2;CO:2.8;N2:6.9

2)烟气流量:12900 m3/h

3)烟气温度:

上料时烟气温度：310益,上料时间：21 min

焙烧时烟气温度:480益,焙烧时间：39 min

生产工艺过程一小时为一个循环周期。

4)高温烟气经余热回收设备后温度要求小于200益。

3 可回收的烟气余热

根据设计条件,可计算出高温烟气的焓及200益烟气的焓,两者之差即为可回收的余热。

经计算耐火材料公司的白灰竖窑可回收余热约为0.7 MW,即相当于1 t/h蒸汽锅炉的产汽量。

4 余热回收设备方案的确定

技术难点:由于白灰竖窑烟气中含有大量的粉尘，确定合理换热器受热面的材质及通过换热器的烟气流速至关重要。材质的耐磨性决定换热器的寿命，烟气通过换热器的流速高，换热器受热面磨损严重,设备使用寿命短;烟气通过换热器的流速低,易造成受热面积灰堵塞,传热系数小,加上烟气温度低,传热温差小,使换热设备尺寸大,布置困难,且造价高。

针对此技术难点，设计采用了如下解决措施:

1)采用铸铁作为换热受热面的材质,解决受热面易磨损问题。

2)根据竖窑烟气粉尘的性质,当烟气流速大于15 m/s时,粉尘不积存,设计选用通过换热器的烟气速度为17 m/s。

3)为避免换热设备尺寸大,投资高,设计采用铸铁翼片管,作为换热设备的受热面。

4)考虑换热设备的受热强度较低，另外铸铁材质承压能力也较低的特点，设计确定换热设备生产的热媒为热水。

换热设备结构见图1。

图1 换热设备结构图

5 项目完成后主要技术经济指标分析

通钢耐火材料有限公司白灰竖窑余热回收系统,当年设计当年投运后即收到了预想的效果。

钢管式换热器与铸铁翼片管式换热器比较见表1所示。

表1 钢管式换热器与铸铁翼片管式换热器比较表

6 经济效益计算

1)项目实施成本及运行费用

项目实施成本（含人工费）约20万元。系统年运行费用(按循环水泵耗电量,电价按0.5元/kWh计)约8万元，运行管理人员工资3万元。

2)经济效益计算

白灰竖窑年工作330天，年回收余热折蒸汽约5000 t,每吨蒸汽按通钢内部价格100元计,年产生效益:5000伊100=50万元。

由于余热回收设施降低了布袋除尘器的排烟温度,提高布袋除尘器的使用寿命,从而年节省维修布袋除尘器及除尘风机的费用约为9万元。

在设备寿命期间内(约15年)每年纯利润:

（50+9）-（8+3）=48万元

当年回收项目实施成本。

项目实施后，回收的余热满足了耐火材料公司的采暖用热，不再使用通钢的采暖蒸汽，节省了每年近70万元的采暖费用，夏季回收的余热除用于职工的生活外，还有部分外卖，收到了较好的经济效益。

7 社会效益

本项目实施四年多来，冬季不但使通钢耐火材料公司的采暖用户室内温度达到了卫生及工艺要求的温度，增加了人们在室内的舒适程度；夏季回收的余热用于职工的生活用热，提高了职工的生活质量，实现了排放的再能源化，再资源化，而且减少了使用公司热网蒸汽，缓解了通钢冬季蒸汽供应紧张的状况，收到了很好的社会效益。

8 结束语

通钢耐火材料公司白灰竖窑余热回收系统的运行经验表明，对于竖窑类含尘浓度高，温度相对较低烟气的余热回收，合理确定换热器受热面的材质及通过换热器的烟气流速是技术关键。该节能改造项目收到了明显的经济和社会效益。

App lication of W aste Heat Recovery Technology for Lime Shaft K iln

LI Shurong,ZHANG Yanfeng
(CISRI Jilin Engineering Technology Company Ltd.,Changchun,Jilin 130022,China)

Cast iron finned-tube radiator was adopted in the design with suitable fume flowrate,successfully solving the problem of waste heat recovery from higher dust content and lower temperature fumes of kilns and bringing significant economic and social benefits.

shaft kiln;waste heat recovery;fume flowrate

TK115

B

1006-6764（2014）04-0034-02

2013-11-28

李淑荣（1964-）,女，1984年毕业于长春冶金建筑学校供热通风专业，1990年毕业于哈尔滨建筑工程学院（现哈尔滨工业大学）供热通风专业，工学学士，供热通风高级工程师，现从事供热通风专业技术管理工作。